【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 區(qū)中低產(chǎn)田特征和地力水平的分析，制定我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田治理和地力提升的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； 3）高產(chǎn)田地力退化阻控和可持續(xù)利用機(jī)理； 4）典型區(qū)高中低產(chǎn)田地力定向培育的綜合理論體系和技術(shù)方案及驗(yàn)證。最終將建立典型地 區(qū)地力定向培育的理論體系并提出綜合技術(shù)對(duì)策。本內(nèi)容的技術(shù)方案和技術(shù)路線見圖 9。 中低產(chǎn)田研究方法基礎(chǔ)地力分布特征與提升潛力地力定向培育綜合理論體系中低產(chǎn)田治理和基礎(chǔ)地力提升的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵科學(xué)問題內(nèi)容 1 ：地力形成與演變規(guī)律及其主控因素內(nèi)容 2 ：障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù)內(nèi)容 3 ：有機(jī)質(zhì)、水養(yǎng)容量和生物活性協(xié)同增進(jìn)機(jī)制與地力提升基礎(chǔ)田間驗(yàn)證示范目標(biāo)主要障礙因子和限制地力提升的關(guān)鍵因素高產(chǎn)田地力退化阻控與可持續(xù)利用綜合技術(shù)對(duì)策建立理論和提出技術(shù)對(duì)策長(zhǎng)期定位實(shí)驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)地理信息系統(tǒng)技術(shù)集成1. 中低產(chǎn)田主要土壤障礙因子消減和地力培育機(jī)理2 . 高產(chǎn)田地力退化阻控和可持續(xù)機(jī)理3. 典型區(qū)域地力定向培育的綜合技術(shù)對(duì)策 圖 9 “我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū) 農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 ”研究方案與技術(shù)路線 （五）課題設(shè)置及相互間的關(guān)系 課題的設(shè)置及設(shè)置思路 根據(jù)需要解決的 3 個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題、 4 項(xiàng)主要研究?jī)?nèi)容和預(yù)期目標(biāo)，本項(xiàng)目將設(shè)置 6 個(gè)課題開展研究： 課題 農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素 課題 農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù) 課題 土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑 課題 土壤水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力拓展機(jī)理與擴(kuò)增途徑 課題 促進(jìn)地力提升的 關(guān)鍵生物過程與調(diào)控途徑 課題 典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 其中，內(nèi)容一 “農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素 ”主要瞄準(zhǔn)國(guó)家對(duì)提升農(nóng)田地力需求的基本目標(biāo)，即從機(jī)理上闡述不同地區(qū)影響農(nóng)田地力提升的原因、主要限制因素和關(guān)鍵過程，明確指出解決地力提升問題的主要突破口。將設(shè) “課題 農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素 ”進(jìn)行研究。內(nèi)容二 “農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù) ”主要針對(duì)恢復(fù)我國(guó)大面積中低產(chǎn)田地力的國(guó)家目標(biāo)，研究重點(diǎn)在揭示主要土壤障礙因子消減和次生化過程阻控機(jī)理方面。將設(shè) “課題 農(nóng)田土壤障礙因子 消減機(jī)理與地力修復(fù) ”開展研究。內(nèi)容三 “農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、水養(yǎng)容量和生物活性協(xié)同增進(jìn)機(jī)制與地力提升 ”主要針對(duì)國(guó)家對(duì) 提升農(nóng)田地力需求的重點(diǎn)目標(biāo) ，即從機(jī)理上揭示如何提升地力 ， 也是本項(xiàng)目的重點(diǎn)，分別從提高土壤有機(jī)質(zhì)、擴(kuò)增土壤水養(yǎng)源匯容量、調(diào)控生物推進(jìn)過程 3 個(gè)方面設(shè)置 3 個(gè)課題，即 “課題 土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑， 課題 土壤水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力拓展機(jī)理與擴(kuò)增途徑， 課題 促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過程與調(diào)控途徑 ”。內(nèi)容四 “我國(guó) 糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 ”主要針對(duì)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升所面臨的多 重問題，基于上述研究成果，提出農(nóng)田地力定向培育的綜合理論和技術(shù)方案。將設(shè) “課題 典型地區(qū) 農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 ”對(duì)分布在東北、黃淮海和長(zhǎng)江中下游的 3 個(gè)典型區(qū)域進(jìn)行研究。 各課題的研究?jī)?nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 課題 農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素 預(yù)期目標(biāo)： 闡明我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力的演變規(guī)律，解析不同區(qū)域決定農(nóng)田地力的關(guān)鍵要素和限制農(nóng)田地力提升的主控因素和關(guān)鍵過程， 為探索高強(qiáng)度種植條件下農(nóng)田地力提升的有效機(jī)制與途徑提供科學(xué)依據(jù)。 研究?jī)?nèi)容： 針對(duì) 我國(guó) 糧食主產(chǎn)區(qū) 高強(qiáng)度種植制度下農(nóng)田地力生產(chǎn)消耗與 地力培育補(bǔ)償不相匹配的突出問題，以解析高強(qiáng)度種植農(nóng)田地力形成過程和影響因素為突破口， 以中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)農(nóng)科院長(zhǎng)期試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)、模型技術(shù)、示蹤技術(shù)、多元統(tǒng)計(jì)分析等方法，系統(tǒng)研究：（ 1）農(nóng)田地力形成與時(shí)空演變規(guī)律： 農(nóng)田基礎(chǔ)地力和農(nóng)田生產(chǎn)力的長(zhǎng)期演變規(guī)律、水熱梯度帶上的變化趨勢(shì)。 （ 2） 農(nóng)田地力時(shí)空演變驅(qū)動(dòng)機(jī)制： 農(nóng)田生產(chǎn)力和基礎(chǔ)地力 長(zhǎng)期 變化趨勢(shì)與立地條件、土壤性狀、管理模式的關(guān)系；不同地力水平下農(nóng)田地力的生產(chǎn)消耗與培育補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)平衡規(guī)律。 （ 3） 農(nóng)田地力關(guān)鍵要素構(gòu)成特征： 農(nóng)田基礎(chǔ)地力關(guān)鍵要素構(gòu) 成的區(qū)域特征；不同區(qū)域農(nóng)田基礎(chǔ)地力及其 關(guān)鍵要素 對(duì)農(nóng)田生產(chǎn)力的制約和 權(quán)重 。（ 4）地力 關(guān)鍵要素 演變的關(guān)鍵過程及主控因素：農(nóng)田地力關(guān)鍵要素的時(shí)空演 變特征 ；不同區(qū)域限制地力提升的關(guān)鍵過程及主控因素； 基于地力關(guān)鍵要素的農(nóng)田地力調(diào)升機(jī)制及其潛力評(píng)價(jià)。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所 課題負(fù)責(zé)人： 王小彬 學(xué)術(shù)骨干： 徐明崗、張會(huì)民、張文菊 課題 農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù) 預(yù)期目標(biāo)： 闡明我國(guó)主要糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田土壤次生障礙因子的發(fā)生規(guī)律及區(qū)域特征；揭示人為加速土壤 酸化、次生鹽漬化和還原性有害物質(zhì)積累的驅(qū)動(dòng)因素、致害機(jī)理及演變趨勢(shì)；提出農(nóng)田土壤次生障礙因子的阻控與消減途徑；發(fā)展農(nóng)田土壤主要次生障礙因子修復(fù)與地力長(zhǎng)效保持的原理和技術(shù)。 研究?jī)?nèi)容： 針對(duì)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田土壤的主要障礙因子，重點(diǎn)進(jìn)行以下研究：（ 1）中低產(chǎn)田土壤主要障礙因子的解析。研究主要障礙因子的驅(qū)動(dòng)因素及演變過程，建立次生障礙因子識(shí)別與定量診斷理論和技術(shù)；（ 2）土壤酸化過程、驅(qū)動(dòng)因素、阻控機(jī)制與修復(fù)途徑。研究高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)利用加速土壤酸化的途徑、致酸機(jī)理和區(qū)域變異特征；解析自然和人為管理因素的致酸源、 致酸過程及致酸貢獻(xiàn)率，探討土壤致酸因子阻控和土壤緩沖容量提高的機(jī)制，提出酸化農(nóng)田土壤修復(fù)原理與地力恢復(fù)技術(shù)。（ 3） 稻田次生 還原性有害物質(zhì)的形成、驅(qū)動(dòng)因素、消減機(jī)制與修復(fù)途徑。研究稻田土壤人為加速還原性有害物質(zhì)（鐵、錳、硫和有機(jī)還原物質(zhì)）積累的過程及機(jī)理；分析其動(dòng)態(tài)變化特征、驅(qū)動(dòng)因子及其與農(nóng)田地力發(fā)揮及作物生產(chǎn)的消長(zhǎng)關(guān)系；提出農(nóng)田土壤中還原性物質(zhì)消減、降解機(jī)制及農(nóng)藝修復(fù)技術(shù)。（ 4）土壤次生鹽漬過程、驅(qū)動(dòng)因素、防抑機(jī)制與地力修復(fù)途徑。研究 不同管理模式下土壤次生鹽漬化的發(fā)生過程、形成機(jī)理、季節(jié)性變化特征及驅(qū)動(dòng)因素 ；探明地下水控鹽區(qū)鹽分逆向還原防抑次生鹽漬化的理論與途徑；提出氣候控鹽區(qū)土壤農(nóng)藝措施控鹽與修復(fù)次生鹽漬化的途徑與地力長(zhǎng)效保持的對(duì)策。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 浙江大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 徐建明 學(xué)術(shù)骨干： 盧升高、劉杏梅、張玉龍 課題 土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑 預(yù)期目標(biāo)： 闡明不同農(nóng)田基礎(chǔ)地力水平土壤及不同粒級(jí)團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)的特征及其對(duì)農(nóng)業(yè)措施的響應(yīng)機(jī)制；明確不同有機(jī)物料對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)有效積累的作用；提出與提升土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量和改善土壤有機(jī)質(zhì)品質(zhì)相匹配的地力提升技術(shù)途徑。 研究?jī)?nèi)容： 針對(duì)我國(guó)糧 食主產(chǎn)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量提升和質(zhì)量改善難的特點(diǎn)，以不同區(qū)域、不同類型有機(jī)肥和無機(jī)肥長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基地，采用同位素示蹤、核磁共振、顯微分析和分子生物學(xué)等技術(shù)，重點(diǎn)研究：（ 1）不同地力土壤有機(jī)質(zhì)特征。土壤及團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)形態(tài)、組成和結(jié)構(gòu)特征的本底差異及影響因素；新形成有機(jī)質(zhì)組分的特征及其在團(tuán)聚體中的分配；土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量特征與數(shù)量特征的匹配關(guān)系。（ 2）土壤有機(jī)質(zhì)更新和累積機(jī)制。耕作、管理措施等對(duì)土壤及團(tuán)聚體中易變和穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)的累積 /損失過程的影響，利用模型模擬估算土壤有機(jī)質(zhì)平衡點(diǎn)，提出不同地力土壤有機(jī)質(zhì)提升潛力和適 宜的有機(jī)組分；（ 3）土壤有機(jī)質(zhì)的提升途徑。適宜作物秸稈快速降解的微生物類群，適合特定作物秸稈快速降解的 “秸稈伴侶 ”技術(shù) 。不同有機(jī)物料來源堆肥提升土壤有機(jī)質(zhì)有效積累的作用機(jī)制，篩選適宜提升有機(jī)質(zhì)的有機(jī)肥。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 冉煒 學(xué)術(shù)骨干： 竇森、丁維新、沈標(biāo)、余光輝 課題 土壤水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力拓展機(jī)理與擴(kuò)增途徑 預(yù)期目標(biāo)： 揭示土壤結(jié)構(gòu)改善對(duì)水養(yǎng)增容和緩沖能力提高的作用機(jī)制，闡明土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量質(zhì)量對(duì)水分養(yǎng)分增容和緩沖能力提高的影響機(jī)理，探明土壤生物對(duì)養(yǎng)分的增容機(jī)理，提出土壤水分養(yǎng)分增容、持續(xù)保持及緩沖能力提高的有效途徑。 研究?jī)?nèi)容： 針對(duì)東北旱作區(qū)、黃淮海灌區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū) 土壤水分養(yǎng)分源匯容量降低和緩沖能力下降 的實(shí)際問題，系統(tǒng)研究：（ 1）土壤團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性對(duì)水養(yǎng)源匯容量的作用機(jī)制與調(diào)控：團(tuán)聚體的組成比例對(duì)水養(yǎng)源匯容量的作用機(jī)制，團(tuán)聚體穩(wěn)定性對(duì)水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力的作用機(jī)制；（ 2）土體構(gòu)型對(duì)水養(yǎng)源匯容量的影響機(jī)制及擴(kuò)增途徑：土壤剖面不同層次孔隙組成對(duì)水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力的作用機(jī)制，壓實(shí)層對(duì)水養(yǎng)源匯容量的影響及調(diào)控途徑；（ 3）土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量對(duì)水養(yǎng) 源匯容量和緩沖能力的擴(kuò)展機(jī)理：土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量對(duì)水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力的影響機(jī)制，土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化和老化程度對(duì)水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力的影響機(jī)制；（ 4）土壤生物對(duì)養(yǎng)分的增容機(jī)制：土壤生物過渡養(yǎng)分庫(kù)容量及其與土壤有效養(yǎng)分庫(kù)之間的關(guān)系 。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 梁文舉 學(xué)術(shù)骨干： 張斌、陳利軍、李琪、堯水紅 課題 促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過程與調(diào)控途徑 預(yù)期目標(biāo)： 闡明不同地力水平土壤微生物多樣性和群落組成特征，明確生命要素在土壤中的轉(zhuǎn)化過程及關(guān)鍵微生物種群， 揭 示關(guān)鍵生物過程對(duì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和農(nóng)田地力提升的作用，剖析不同地力水平下作物 根際微生物的互反饋?zhàn)饔脵C(jī)制，設(shè)計(jì)農(nóng)田地力提升的根際調(diào)控措施；針對(duì)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)不同地力水平 農(nóng)田， 提出 農(nóng)田地力提升的生物學(xué)綜合調(diào)控措施和途徑 。 研究?jī)?nèi)容： 以東北黑土、華北潮土、長(zhǎng)江中下游水稻土和紅壤為研究對(duì)象， 應(yīng)用 一系列生物地球化學(xué)和分子微生物生態(tài)領(lǐng)域的先進(jìn)研究技術(shù)，重點(diǎn)開展以下四個(gè)方面的研究工作：（ 1）不同地力水平下土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律， C、N、 P、 S、 K 等元素循環(huán)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵微生物種群及時(shí)空變異特征，物質(zhì)轉(zhuǎn)化微生物之間 的相互作用和協(xié)同過程對(duì)地力提升的作用機(jī)制；（ 2）驅(qū)動(dòng)根際物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵微生物種群和功能，生物互作（菌根真菌、根瘤菌等）對(duì)根際界面過程的調(diào)控及促進(jìn)地力提升的機(jī)制；（ 3）土壤有機(jī)質(zhì)積累和土壤結(jié)構(gòu)改善的生物機(jī)制，不同有機(jī)物料的生物降解和土壤歸屬規(guī)律，土壤動(dòng)物和真菌等促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成和穩(wěn)定的機(jī)理；（ 4）不同區(qū)域土壤農(nóng)田地力提升的生物調(diào)控途徑和 措施，耕作管理措施（ 間套作、輪作、保護(hù)性耕作等）和有機(jī)物料添加等對(duì)土壤生物地力功能的調(diào)控作用。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 陸雅海 學(xué)術(shù)骨干： 范明生、胡君利、馬可 課題 典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 預(yù)期目標(biāo)： 解剖我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)典型區(qū)域中低產(chǎn)田和地力水平分布特征，量化典型區(qū)域地力提升潛力，建立典型地區(qū)地力定向培育的理論體系并提出綜合技術(shù)方案，并進(jìn)行多點(diǎn)驗(yàn)證和示范。為我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升提供可借鑒的范例。 研究?jī)?nèi)容： 在我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)東北、黃淮海、長(zhǎng)江中下游分別選擇一個(gè)典型區(qū)域，針對(duì)中低產(chǎn)田的障礙層次和障礙性因素及土壤貧瘠化加重、高產(chǎn)田退化速度加快的問題，重點(diǎn)研究中低產(chǎn)田地力提升和高產(chǎn)田退化阻控的理論體系和綜合技術(shù)對(duì)策。具體 研究：（ 1）典型區(qū)域中低產(chǎn)田基礎(chǔ)地力分布特征與提升潛力，研究中低產(chǎn)田空間分布特征和與之對(duì)應(yīng)的農(nóng)田基礎(chǔ)地力，及其與農(nóng)田管理水平、立地條件、土壤剖面理化性狀的關(guān)系；（ 2）典型地區(qū)中低產(chǎn)田主要障礙因子和限制地力提升的關(guān)鍵因素，高分辨率解析中低產(chǎn)田土壤主要障礙因子，限制土壤有機(jī)質(zhì)、水養(yǎng)源匯容量和生物活性提升的關(guān)鍵因素；（ 3）結(jié)合對(duì)整個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田特征和地力水平的分析，制定我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田治理和地力提升的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（ 4）典型區(qū)高中低產(chǎn)田地力定向培育的綜合理論體系和技術(shù)方案及驗(yàn)證，系統(tǒng)研究典型區(qū)中低產(chǎn)田主要 土壤障礙因子消減和地力培育、高產(chǎn)田地力退化阻控和持續(xù)保持的綜合理論體系，提出典型地區(qū)地力定向培育的綜合技術(shù)方案，并以田間多點(diǎn)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和示范。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 課題負(fù)責(zé)人： 張佳寶 學(xué)術(shù)骨干： 孫波、韓曉增、李勇、趙炳梓、劉建立、朱安寧、馬東豪 各課題間的有機(jī)聯(lián)系及與 項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)系 各課題間的有機(jī)聯(lián)系及其與項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)系如圖 10 所示。課題 1（農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素）主要針對(duì)項(xiàng)目的第一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 “控制地力演變的關(guān)鍵過程和因子 ”和第一個(gè)科學(xué)目標(biāo) “明 確地力提升限制因素和突破口 ”，從面上和時(shí)間序列上開展研究，其研究結(jié)果除了向課題 2（農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù)）和課題 3（土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑）、課題 4（土壤水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力拓展機(jī)理與擴(kuò)增途徑）、課題 5（促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過程與調(diào)控途徑）以及課題 6（典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策）提供指導(dǎo)和基礎(chǔ)資料外，還可以直接用來說明我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)目前地力的現(xiàn)狀、演變規(guī)律、控制過程和因素以及從哪里著手推進(jìn)我國(guó)農(nóng)田地力的提升，屬第一層面的研究。課題 2 主要針對(duì)項(xiàng)目的第二個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 “農(nóng)田 土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù) ”和第二個(gè)科學(xué)目標(biāo) “闡明中低產(chǎn)田地力恢復(fù)原理與途徑 ”，在課題 1 的指導(dǎo)下，開展特別問題（土壤障礙因素消減）研究，如